鈉與鹽、酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)

曾丹

摘 要 在新課改的要求下，實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。本文主要是以探究式教學(xué)形式來(lái)學(xué)習(xí)金屬鈉與鹽溶液、酸溶液的反應(yīng)。老師不是直接給出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式，讓學(xué)生熟記，而是創(chuàng)設(shè)具體的情境，提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出假設(shè)，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證自己的猜想。最后總結(jié)歸納了金屬鈉與鹽、酸反應(yīng)的原理。

關(guān)鍵詞 探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué) 鈉 鹽 酸

目前部分中學(xué)化學(xué)老師注重“教師講、學(xué)生記”的教學(xué)模式，卻忽視了參與課堂、小組合作等教學(xué)環(huán)節(jié)。雖然這種教學(xué)模式能讓學(xué)生在一定程度上掌握知識(shí)，在考試中取得成績(jī)，但是不注重學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成，不利于學(xué)生獨(dú)立思考能力與自主動(dòng)手能力的培養(yǎng)。由于學(xué)生長(zhǎng)期以往接受的都是“教師講、學(xué)生記”的課堂模式，久而久之，學(xué)生不習(xí)慣去深入思考，質(zhì)疑知識(shí)的正誤，只是機(jī)械地照搬知識(shí)點(diǎn)、結(jié)論，遇到陌生的化學(xué)情境或化學(xué)知識(shí)會(huì)茫然、不知所措。這樣會(huì)削弱學(xué)生的邏輯推理能力與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

新一輪課程改革的核心理念是：一切為了學(xué)生的發(fā)展。[1]其中強(qiáng)調(diào)一切活動(dòng)的制定與實(shí)施都要將目標(biāo)鎖定在對(duì)學(xué)生終身發(fā)展有利上，因此這就需要老師教學(xué)方式和學(xué)生學(xué)習(xí)方式有所轉(zhuǎn)變。[2]探究式教學(xué)是指以探究為基本特征的一種教學(xué)活動(dòng)形式。[3]實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)重在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，有利于學(xué)生更快地理解實(shí)驗(yàn)原理，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。金屬鈉與鹽溶液、酸溶液的反應(yīng)原理不同且較為特殊，故用實(shí)驗(yàn)探究性教學(xué)來(lái)進(jìn)行該知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)更有利于學(xué)生理解與掌握。

研究這個(gè)課題作用大致有三點(diǎn)。首先是完善鈉的化學(xué)性質(zhì)，完善學(xué)生所學(xué)知識(shí)，實(shí)驗(yàn)所得出的結(jié)論比純理論來(lái)的更有說(shuō)服力，更能夠讓學(xué)生掌握地牢固。其次是培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維，本次探究是以假設(shè)為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)提出的猜想進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)不是傳統(tǒng)的從已知的結(jié)論驗(yàn)證現(xiàn)象是否正確，而是從看到的現(xiàn)象，總結(jié)得出反應(yīng)原理，由果推因。最后就整個(gè)教育趨勢(shì)而言，教育不斷地改革，其根本目的就是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，探究式教學(xué)使得學(xué)生完完整整地參與課堂，成為課堂的主人。

1 金屬鈉與鹽溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)

1.1 創(chuàng)設(shè)情境 導(dǎo)入課題

在初中化學(xué)的學(xué)習(xí)中，同學(xué)們了解到金屬與鹽溶液會(huì)發(fā)生置換反應(yīng)，比如“Fe+CuSO4=FeSO4+Cu”，學(xué)生知道金屬活潑性強(qiáng)的金屬可以置換出鹽溶液中金屬活潑性相對(duì)較弱的金屬。金屬鈉為一種活潑金屬，位于金屬活動(dòng)順序表前列，按理說(shuō)，金屬鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)能置換出單質(zhì)銅，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)為鈉逐漸溶解，有紅色固體析出。但事實(shí)會(huì)不會(huì)如此呢？請(qǐng)同學(xué)們進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

1.2 動(dòng)手實(shí)驗(yàn) 收集證據(jù)

課前根據(jù)學(xué)習(xí)成績(jī)分組，每組綜合實(shí)力要一致，讓成績(jī)好的帶動(dòng)學(xué)習(xí)較困難的同學(xué)，且每組有一個(gè)動(dòng)手能力強(qiáng)的人，小組成員明確自己所做工作，一個(gè)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材和試劑，一個(gè)主要負(fù)責(zé)思考實(shí)驗(yàn)流程給出理論依據(jù)，動(dòng)手能力較強(qiáng)的同學(xué)則是主要負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)操作，最后一個(gè)同學(xué)則是記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

1.3 分析信息 組織討論

學(xué)生通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)，觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為有藍(lán)色沉淀生成，這與我們預(yù)先的猜想不一致。故實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明鈉與硫酸銅反應(yīng)并沒(méi)有置換出紅色的單質(zhì)銅，藍(lán)色沉淀為氫氧化銅。教師讓學(xué)生先分組討論，再形成一個(gè)合理的解釋。學(xué)生會(huì)疑惑：為什么金屬鈉不能從硫酸銅溶液中置換出單質(zhì)銅？這反映了學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲與好奇心。[4]剛開(kāi)始學(xué)生認(rèn)為是金屬鈉與水反應(yīng)的結(jié)果，但有學(xué)生提出疑惑，一般金屬在常溫下與水、氧氣的反應(yīng)是非常緩慢的，例如金屬鐵只能在高溫下與水蒸氣反應(yīng)。金屬鈉與水反應(yīng)為什么能這么迅速？最終學(xué)生得到的結(jié)論是：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒定律，產(chǎn)物氫氧化銅中的氫氧根離子只能來(lái)源于水中。[5][6]所以應(yīng)該是金屬鈉先與水反應(yīng)，生成氫氧化鈉，之后再與硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅。這個(gè)反應(yīng)并不是簡(jiǎn)單的置換反應(yīng)。

1.4 進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證猜想

金屬鈉能否與水發(fā)生反應(yīng)，并且反應(yīng)產(chǎn)物為氫氧化鈉，這是同學(xué)們根據(jù)鈉與硫酸銅反應(yīng)現(xiàn)象的猜想?，F(xiàn)在我們要通過(guò)具體實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證同學(xué)們的猜想。因?yàn)榭紤]到金屬鈉與水反應(yīng)較為劇烈，故在讓學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)前要交代一些相關(guān)事宜，讓學(xué)生重視安全問(wèn)題。

1.5 得出結(jié)論 形成解釋

從以上反應(yīng)現(xiàn)象可得金屬鈉在常溫下能與水發(fā)生反應(yīng)，并且反應(yīng)現(xiàn)象較為劇烈。由此也能證明大家之前的猜想：金屬鈉與硫酸銅反應(yīng)的原理是鈉先與水溶液反應(yīng)再與硫酸銅反應(yīng)，最終得到藍(lán)色沉淀，氫氧化銅。

2 金屬鈉與酸溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)

2.1 創(chuàng)設(shè)情境 提出問(wèn)題

根據(jù)之前開(kāi)展的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果，可以得出的結(jié)論是：金屬鈉在常溫下能與水劇烈反應(yīng)，金屬鈉與鹽溶液反應(yīng)會(huì)先與水反應(yīng)，再與鹽發(fā)生反應(yīng)，那么金屬鈉與酸反應(yīng)的情況又將是怎樣的呢？

2.2 引導(dǎo)探究 投放目標(biāo)

學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)有兩種假設(shè)，一是鈉直接與酸溶液進(jìn)行反應(yīng)，另外一種假設(shè)就是和與鹽溶液相似，先與水溶液反應(yīng)生成氫氧化鈉，氫氧化鈉再與酸進(jìn)行中和反應(yīng)。

2.3 小組討論 精講點(diǎn)撥

教師組織同學(xué)進(jìn)行討論。同學(xué)們?cè)谙嗷ビ懻撝邪l(fā)現(xiàn)無(wú)論是哪一種反應(yīng)原理，反應(yīng)最終都會(huì)產(chǎn)生氫氣。假設(shè)鈉是先與水反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氫氧化鈉，到這個(gè)過(guò)程是非常迅速的，即使加酚酞試劑也無(wú)法證明氫氧化鈉的存在。為了讓學(xué)生更好的理解金屬鈉與鹽酸的反應(yīng)，我們還是以小組的形式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。

2.4 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 總結(jié)現(xiàn)象

不管是驗(yàn)證鈉是先與水反應(yīng)是還是先與酸進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)所得到的現(xiàn)象大同小異，也就是從某種程度上來(lái)講，以高一學(xué)生具備的化學(xué)知識(shí)，單單只是通過(guò)金屬鈉與水溶液的反應(yīng)現(xiàn)象是無(wú)法得出結(jié)論的，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都是有氣泡生成收集氣體驗(yàn)證都為氫氣，在這里學(xué)生通過(guò)書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式最終的結(jié)果都是一樣的。

2.5 系列總結(jié) 歸納引導(dǎo)

在學(xué)習(xí)了必修一第二章的《離子反應(yīng)》相關(guān)知識(shí)，同學(xué)們明白鈉與水的反應(yīng)以及鈉與酸的反應(yīng)實(shí)質(zhì)都是鈉與氫離子反應(yīng)。H2O是弱電解質(zhì)，能解離出少量的H+，而HCl是強(qiáng)電解質(zhì)，在水溶液中能完全電離，故電離出的H+濃度遠(yuǎn)大于水解離出的H+濃度。在這里老師會(huì)補(bǔ)充到：在鹽酸中，由于氯化氫的電離會(huì)抑制水的電離，所以在鹽酸中，水電離出來(lái)的H+濃度遠(yuǎn)低于氯化氫電離出的H+濃度。所以綜上所述，鈉與酸的反應(yīng)是第一種假設(shè)，即直接與酸反應(yīng)，而不是先與水反應(yīng)。部分同學(xué)能明白老師的解釋但不能一下接受。為了更好的讓學(xué)生學(xué)習(xí)與接受，同學(xué)們開(kāi)展了對(duì)照實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證該解釋。

2.6 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 形成解釋

既然提到金屬鈉與酸反應(yīng)，學(xué)生提出疑問(wèn)：強(qiáng)酸和弱酸與金屬鈉的反應(yīng)是不是會(huì)存在差異。從學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，金屬鈉與強(qiáng)酸反應(yīng)一定比金屬鈉與弱酸的反應(yīng)劇烈，那如果通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)：金屬鈉與水反應(yīng)和金屬鈉與冰醋酸（純的無(wú)水乙酸），通過(guò)觀察、分析兩組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而能得出一定結(jié)論。這兩組實(shí)驗(yàn)相對(duì)較簡(jiǎn)單，仍然采取學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的形式進(jìn)行。最終從學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)看，這兩組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象基本相似，只是金屬鈉與冰醋酸的反應(yīng)比金屬鈉與水的反應(yīng)較為劇烈一些。

如果同學(xué)們之前的猜想二：金屬鈉先與水反應(yīng)，再與酸反應(yīng)成立的話(huà)，那么金屬鈉與水反應(yīng)應(yīng)該比金屬鈉與鹽酸、冰醋酸反應(yīng)劇烈，因?yàn)檫@三者中，水溶液中所含水的濃度最大，鹽酸次之，冰醋酸為零。然而我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這三者與金屬鈉反應(yīng)的劇烈程度依次為：鹽酸>冰醋酸>水。這說(shuō)明當(dāng)金屬鈉與酸溶液反應(yīng)時(shí)，是直接與酸發(fā)生反應(yīng)。在上文中提到金屬鈉無(wú)論是與酸反應(yīng)還是與水反應(yīng)，其實(shí)質(zhì)都是與氫離子反應(yīng)。而水、鹽酸、冰醋酸三者中氫離子大小為：鹽酸>冰醋酸>水。

3總結(jié)與反思

通過(guò)本次對(duì)實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)的實(shí)例研究可得出如下結(jié)論：金屬鈉與鹽溶液的反應(yīng)是先與水進(jìn)行反應(yīng)再進(jìn)一步與鹽反應(yīng)，生成氫氣和相應(yīng)的沉淀；金屬鈉與酸溶液反應(yīng)時(shí)是直接與酸發(fā)生反應(yīng)，生成氫氣和相應(yīng)的鹽。從以上兩個(gè)探究實(shí)驗(yàn)過(guò)程來(lái)看，學(xué)生能自主地根據(jù)老師所提問(wèn)題作出假設(shè)，并積極主動(dòng)地根據(jù)已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能仔細(xì)全面地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，且能給出相對(duì)成熟的解釋?zhuān)瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)是理論與實(shí)踐的結(jié)合點(diǎn)。[7]將探究式教學(xué)深入化學(xué)課堂可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，可幫助教師更有效的完成教學(xué)任務(wù)。教師在實(shí)施實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)時(shí)，為保證其順利進(jìn)行，有三點(diǎn)需要注意：一是目標(biāo)明確，學(xué)生明白自己所要探究的任務(wù)內(nèi)容；二是教師引導(dǎo)探索與總結(jié)，強(qiáng)調(diào)小組合作；三是實(shí)驗(yàn)安全問(wèn)題。

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